一种用于评估鱼类福利的标准化偏好测试方案

摘要

评估圈养动物福利的一个基本方面是考察动物是否获得了它们所期望的条件。本文介绍了一种实验方案，用于确定斑马鱼（Danio rerio）对环境丰富化以及对水流获取的 housing 偏好。

摘要

动物福利评估技术力求考虑特定动物的具体需求和偏好。提供环境丰容（在饲养环境中添加物理物体或同种个体）通常是让圈养动物能够自主选择与谁或与什么互动以及如何度过时间的一种方式。然而，在圈养条件下，水生环境中的一个基本要素常常被忽视，即动物自主选择进行体力活动的能力。对于包括鱼类在内的许多动物而言，运动是其生活史中的重要组成部分，并已知具有多种健康益处，包括对大脑和行为的积极影响。本文介绍一种评估圈养动物栖息地偏好的方法。该方案可轻松调整，用于研究不同水生物种或陆生物种的多种环境因素（例如，底质选择砾石或沙子、使用塑料植物或活体植物、水流速度选择低流或高流）。偏好程度的统计评估采用雅各布偏好指数（Jacob's preference index），该指数将栖息地偏好程度从-1（回避）到+1（最偏好）进行分级。通过这些信息，可以从动物福利的角度确定动物的需求，包括其偏好的位置。

引言

关于实验动物在圈养条件下应如何饲养的管理规定明确且具体。国际实验动物评估和认可委员会（AAALAC）负责监督和管理所有涉及实验动物工作的组织与机构，并制定了针对不同物种的适宜饲养与 housing（饲养环境）的具体指南。例如，AAALAC的 斑马鱼（Danio rerio）的饲养与护理指南¹ "强烈鼓励" 在圈养斑马鱼时使用环境丰容（即在饲养环境中添加物理物体或同种个体）。该指南进一步指出， "提供人工植物或模拟斑马鱼栖息地的结构，可使动物在环境中拥有选择权。"

有证据表明，环境富集可以刺激大脑中参与空间信息处理区域的新神经元生成（神经发生）²，并且人们认为这些神经变化与学习能力的增强有关³。环境富集对神经发生和学习的影响已在多种生物类群中得到广泛研究，包括鱼类^4,5、鸟类⁶、爬行动物⁷和哺乳动物⁸。尽管这类研究对于理解环境富集对大脑和行为的影响具有重要意义，但它们并未考虑动物对某一特定环境相对于其他环境的个体选择或偏好。

方案

本研究已获得宾夕法尼亚州立大学动物护理与使用委员会的批准，并符合其动物护理与使用方案的所有要求；IACUC 编号 46466。

1. 偏好装置的设置

1. 在开始实验之前，须获得研究所动物护理委员会（或同等机构）对所有涉及活体动物的实验和饲养程序的批准。
2. 使用由不透明白色塑料制成的实验水箱。区域之间的隔板由灰色亚克力材料制成，并用硅胶密封剂固定。
   注：实验水箱的尺寸取决于目标物种的大小及所用个体数量（例如，对于8条成年斑马鱼，建议使用76 cm 长 × 76 cm 宽 × 30 cm 高的水箱）。
3. 将实验水箱划分为四个区域，各区域根据待测试的具体生境参数而有所不同。可研究的不同类型环境丰富化示例包括：沙质与岩石基底、人工植物与遮蔽物、水流与人工植物的存在与否（图1）。
   1. 若以水流作为关注参数，可使用小型水泵提供水流喷射（见材料表）。将水泵设定在选定流速，以提供持续且定向的水流。流速的选择应基于目标物种的生态学特征和生活史（例如，斑马鱼建议为14 cm/s）。
4. 在实验水箱中央设置一个用于投放食物的中央区域（图1）。每个区域通过隔板上的小开口通往中央区域。开口应足够大，使目标物种能够无障碍....

结果

我们采用偏好测试来研究斑马鱼在不同环境丰富条件下对饲养环境的偏好选择，这些条件包括：1）塑料植物和沙质基底；以及2）水流。实验区域被划分为四个区域：（i）仅丰富环境区；（ii）仅水流区；（iii）丰富环境加水流区；（iv）普通区；以及一个用于投放食物的中央区域¹⁹。斑马鱼对“丰富环境加水流区”的偏好最高，显著高于其他所有区域（仅丰富环境区、仅水流区、普通区和中央区域；p < 0.01）。鱼类回避“仅水流区”和“普通区”，在中央区域停留的时间更长¹⁹（图2A）。此外，斑马鱼在观察期开始阶段在不同栖息区域之间的移动频率高于观察期结束阶段（图2B）。

讨论

本文介绍了一种实验设计，可用于研究鱼类对不同类型栖息地的偏好。在偏好测试中，一些关键步骤至关重要：1）确保不同重复组之间保持条件一致（例如外部噪音或移动、实验人员、水质化学性质、光照强度）；2）在重复组之间轮换区域，并在每次测试之间用大量新鲜的集水槽水替换原有水体，以减少偏差；3）采用适当的样本量，以确保在每组个体数量和重复水族箱数量两方面均能检测到显著结果；4）若对实验过程进行录像，需优化并确保视频录制及文件传输的正确性。

对当前方案的修改包括让鱼类暴露于多种其他生境类型，例如不同的环境丰富化物品、不同的基质，甚至不同的水流速度。此外，或许可以使用动物追踪软件，以进一步了解鱼类如何利用各个区域的空间（例如，在流动区域中，鱼类是否会花费时间逆流游泳，还是完全避开该部分生境）。然而，可能需要对实验水箱的壁面进行改造，以适应此类追踪软件的使用。最后，此处描述的偏好测试可适用于任何鱼类物种，甚至可能适用于实验者希望研究的任何水生生物。

当前方案的一个局限性在于，偏好测试受限于提供给动物的资源。因此，动物可能并非在选择最偏好的选项，而.......

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
人工水族箱植物	Smarlin	B07PDZQ5M5
水族箱用人工海藻水草	MyLifeUNIT	PT16L212
实验水箱	United State Plastic Corporation	6106
漂浮饲料环	SunGrow	B07M6VWH9V
流量计	YSI	BA1100
Jager 水族箱恒温加热器	Ehiem	3619090
Master 水质测试套件	API	34
Macintosh 版 SPSS 统计软件	IBM	Version 25.0
潜水泵，SL-	Songlong	SL-381
TetraMin 热带鱼薄片饲料	Tetra	16106
三重水流角落生物过滤器	Lee's	13405
摄像机	Coleman	TrekHD CVW16HD
Windows Media Player（视频软件）	Microsoft	Windows Media Player 12